立体仓库模拟装置的设计及控制(PLC控制类)控制部分设计18330.docx

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1、郑州大学学现代远程程教育毕 业 设 计计题目：立立体仓库库模拟装装置的设设计及控控制(PPLC控控制类)控制部部分设计计入 学 年 月月姓名_ _ _学 号_ _专业_ 机电电一体化化_学习中心心_指 导 教 师师_完成时间间20111年1月8日立体仓库库模拟装装置的设设计及控控制(PPLC控控制类)控制部部分设计计摘 要立体仓库库的生产产和发展展是现代代物流体体系发展展的要求求和信息息及时进进步的结结果。上上世界660年代代以来，美美、日、欧欧洲等国国家和地地区设计计和投入入的立体体仓库越越来越多多，立体体仓库存存储技术术已成为为了一门门新兴的的学科。其其中的是是将物料料存放在在正确的的位置

2、，以以便随时时向制造造系统供供应物料料，与搬搬运设备备(如AAGV、有有轨小车车、传送送带)衔衔接，可可靠及时时供应物物料。可可编程控控制（PPLC）是是实现自自动化立立体仓库库的一种种重要方方式，并并且可编编程控制制器的发发展特点点是更加加适应于于现代化化工业的的需要，可可实现立立体仓库库的出库库，进库库等任务务，是自自动化立立体仓库库的核心心部件，对对其控制制系统的的研究具具有广阔阔的应用用前景。关键词：立体仓仓库；PPLC；控制系系统目录第一章 绪论111立立体仓库库的定义义212本本文主要要研究内内容3第二章立立体仓库库控制系系统设计计32.1设设计思想想42.2立立体仓库库控制系系统

3、总体体结构图图42.3主主要器件件简介52.4自自动化仓仓库系统统的关键键技术52.4.1自动动化仓库库的自动动寻址662.4.2自动动识别系系统662.4.3堆垛垛机自动动控制系系统662.4.4监控控调度系系统72.4.5计算算机管理理系统8第三章 总结结与展望望99参考文献献100致谢100第一章 绪论论当今社会会仓储、物物流等概概念已经经逐渐为为广大公公众所了了解，其其相应的的管理技技术也在在许多大大、中型型企业付付诸实施施。计算算机自控控技术飞飞速发展展，为现现代企业业的物流流管理提提供了重重要的技技术支持持。自动动化立体体仓库就就是自控控技术在在物流管管理上的的一个很很好的应应用。

4、自自动化立立体仓库库不仅具具有节省省用地、减减轻劳动动强度、提提高物流流效率、降降低储运运损耗、减减少流动动资金积积压等功功能，而而且在沟沟通物流流信息、衔衔接产需需、保证证生产均均衡、合合理利用用资源、进进行科学学储备与与生产经经营决策策等方面面发挥着着独特的的作用，使使人们真真正享受受到现代代计算机机技术应应用于企企业物流流管理的的益处。11立立体仓库库的定义义 高层层货架仓仓库简称称高价仓仓库，一一般是指指采用几几层，十十几层乃乃至几十十层高的的货架存存储单元元货物，用用相应的的物料搬搬运设备备进行货货物入库库和出库库作业的的仓库。由由于这类类仓库能能充分利利用空间间存储货货物。这这类形

5、象象地将其其称为：立体仓仓库“ 立体仓仓库产生生于500年代初初，美国国出现了了采用桥桥式堆垛垛起重机机的立体体仓库，550年代代摸600年代初初期出现现了司机机炒作的的巷道式式堆垛起起重机立立体仓库库，19963年年美国率率先在高高价仓库库中采用用了计算算机控制制技术，建建立了第第一座计计算机控控制的看看立体仓仓库，此此后自动动化立体体仓库在在美国和和欧洲得得到了迅迅猛的发发展，并并称成了了专门的的学科。660年代代中期，日日本开始始了兴建建立体仓仓库，并并且发展展的速度度越来越越快，成成为了当当今世界界拥有了了自动化化立体仓仓库做多多的国家家之一。 我国对对立体仓仓库极其其物料搬搬运设备备

6、的研制制开始的的并不晚晚，19963年年开始研研制成第第一台桥桥式堆垛垛起重机机，19973年年开始研研制我国国第一台台由计算算机控制制的自动动化立体体仓库，该该仓库由由19880年投投入运行行，到220033年为止止，我国国自动化化立体仓仓库超过过2000座，立立体仓库库由于与与有很高高的空间间利用率率，很强强的入出出库能力力，采用用计算机机进行控控制管理理而利于于实施现现代化管管理的特特点，已已成为企企业物流流和生产产管理不不可缺少少的仓储储技术，越越来越多多的受到到企业的的重视。 自动化化立体仓仓库是由由于立体体货架，有有轨巷道道堆垛机机，出入入库托盘盘输送机机系统，尺尺寸检测测条码阅阅

7、读系统统，通信信系统，自自动控制制系统，计计算机监监控系统统，计算算机管理理系统以以及其他他的入电电缆桥架架配电柜柜，托盘盘，调节节平台，钢钢结构平平台等辅辅助设备备组成的的复杂的的自动化化系统运运用一流流的集成成化物流流理念，采采用先进进的控制制，总线线，通讯讯和信息息技术，通通过以后后设备的的协调动动作，按按照用户户的需要要完成指指定货物物自动有有序，快快速准确确，搞笑笑的入库库出库作作业 与传统统的货物物仓库相相比较，自自动化仓仓库与有有趣多的的突出功功能，主主要包括括以下四四大方面面：大大大提高了了空间利利用率，应应用先进进物流系系统优化化企业生生产管理理，加快快货物存存取，减减轻劳动

8、动强度，提提高生产产效率，减减少库存存资金积积压。而且使用用低动画画立体仓仓库可以以产生于于大的社社会效应应和经济济效益，是是存储空空间从地地面向高高空发展展，大大大提高了了空间的的利用率率；自动动化立体体仓库采采用层积积式存放放，结合合计算机机管理，可可以很容容易实现现先入，防防止货物物的自然然老化，变变质和损损坏；加加快了运运行和处处理速度度，提高高了劳动动效率，降降低炒作作人员的的劳动强强度，采采用自动动化技术术后，还还能较好好的适应应黑暗，地地温，污污染，有有毒和易易爆等特特殊场合合的物品品存储需需要；计计算机控控制能够够准确无无误的对对各种信信息进行行存储和和管理，减减少了货货物处理

9、理和信息息处理过过程中的的差错，同同时借助助于计算算机管理理还能有有效的利利用仓库库存储能能力，便便于清点点和盘算算，合理理减少库库存，加加快资金金周转，节节约劳动动资金，从从而提高高仓库管管理水平平，自动动化仓库库的信息息系统可可以与企企业的生生产信息息系统集集成，实实现了企企业信息息管理的的自动化化。同时时，由于于使用自自动化仓仓库，促促进企业业的科学学管理，减减少浪费费，保证证均衡生生产，也也提高了了炒作人人员素质质和管理理人员的的水平。12本本文主要要研究内内容本文主要要研究的的是PLLC在立立体仓库库模拟装装置的控控制系统统中的应应用。其其中控制制系统设设计有四四自由度度机械手手控制

10、，货货物能实实现上下下、左右右及前后后运动，而而且操作作方便。输输入对应应的仓库库号，便便可自动动存/取取货物。第二章 立立体仓库库控制系系统设计计2.1设设计思想想（1）、系系统功能能及运行行方式 立体体仓库具具有车间间的物流流管理以以及作业业调度和和堆垛机机的自动动控制系系统功能能。在立立体仓库库中物流流工作站站主机采采用PIIII计计算机，多多任务实实时炒作作系统，QQRACCLE数数据库，TTCP/IP网网络等支支持软件件，C语语言编程程，实现现了对立立体仓库库的动态态管理和和作业监监控，堆堆垛机控控制系统统采用可可编程序序控制器器，使用用梯形图图言语编编程，控控制系统统与管理理监控系

11、系统之间间实现联联机通讯讯，骑堆堆垛机空空竹系统统具有多多种功能能，可满满足该物物流系统统的要求求 （2）、多多种控制制及作业业方式 为为了实现现立体仓仓库的自自动存取取，就必必须开发发堆垛机机控制器器，这套套具有三三种不同同技能的的控制器器：（11）在线线自动运运行；（22）离线线自运行行；（33）人工工手动运运行。而而实际运运行中已已在线自自动运行行为主，其其他2种种方式为为调试和和维修的的辅助手手电，按按照本控控制器的的设计，可可在物流流工作站站的调度度系统中中结合成成各种可可能的堆堆垛机作作业方式式（3）、多多种见车车及保护护功能 本控制制系统中中既有水水平和垂垂直方向向的认址址检测，

12、左左右的货货位探测测，两种种货物高高度的检检测，货货物不正正的检测测记忆载载货台占占位/空空位情况况的检测测。例外外，还具具有货叉叉置，机机电故障障检测，水水平及垂垂直终点点附近的的限速及及停车检检查等，以以保证堆堆垛机作作业的正正常运行行。以上上检测大大部分是是光电检检测，提提高了可可靠性和和反应速速度。2.2立立体仓库库控制系系统总体体结构图图在物流中中有三条条辊道传传输带、三三个出入入货站台台、一个个四自由由度机械械手，一一个全自自动堆垛垛机以及及两排货货价组成成。将系系统中的的传感器器、执行行器和可可编程控控制器连连接，通通过编制制相应的的程序，就就可以用用可编程程序控器器来控制制物流

13、工工序。立体控制制系统分分为三个个部分：辊道控控制、机机械手控控制、堆堆垛机控控制。在在设计该该控制系系统时，采采用两台台松下FFPO系系列PLLC作为为立体仓仓库的控控制装置置，如图图1所示示。其中中#1PPLC主主要用来来控制辊辊道部分分和堆垛垛机部分分，#22PLCC主要用用来控制制四自由由度机械械手，22台PLLC通过过CCLinnk网络络连通，通通过在两两台PLLC间的的数据交交换实现现三个被被控部分分之间的的协调动动作，实实现综合合控制。在控制系系统中配配置了一一台上位位机，通通过RSS2322与PLLC相连连，上位位机一方方面用于于两台PPLC控控制程序序的编辑辑，下载载以及调调

14、试，另另一方面面，上位位机用来来监视、管管理自动动化立体体仓库系系统。在此系统统中使用用三个变变频器分分别来控控制三个个辊道传传送带的的运转。辊辊道可以以在正、反反两个方方向运转转，可以以根据进进货和出出货的需需要来使使用辊道道，进行行自由组组态。变变频器有有很高的的运行可可靠和功功能多样样性，降降低了电电动机运运行噪撀撀 ，全全面而完完善的保保护功能能为电动动机提供供了良好好的保护护性能。这这里使用用的是OOMROON公司司的3GG3MZZ系列的的变频器器。对四自由由度机械械手的控控制时，执执行部件件使用的的是北京京斯达特特机电科科技发展展有限公公司生产产的2相相8拍混混合式步步进电机机42

15、BBYGHH1011，X轴轴伸缩，ZZ轴升降降、底盘盘回转和和机械手手腕回转转分别使使用四个个步进电电动机。使使用两个个步进电电动机分分别控制制堆垛机机的升降降和行走走，而货货叉控制制使用直直流电动动机执行行元件。对对这六个个步进电电动机的的控制实实际上是是对它们们对应驱驱动器的的控制。本本系统中中使用SSH2H0057型型号的步步进电机机驱动来来驱动步步进电动动机的运运行。2.3主主要器件件简介（1）、PPLCPLC是是近年来来发展极极为迅速速这、应应用极为为广泛的的工业控控制装置置。它将将传统的的继电器器控制技技术、自自动化技技术、计计算机控控制技术术和通信信技术融融为一体体专门为为工业控

16、控制而设设计、具具有可靠靠性高、功功能强、编编程简单单、使用用方便、环环境适应应性好以以及体积积小、功功耗低等等特点；具有基基本控制制功能，模模拟控制制功能、定定位控制制功能、网网络通信信功能、自自诊断功功能、显显示监控控功能等等，可以以满足对对工业生生产进行行监视和和控制的的绝大多多数场合合的需要要。PLLC最常常用的语语言是面面向控制制的梯形形图语言言，它采采用了与与实际电电器原理理图非常常接近的的图形编编程方式式，易学学易用。（2）、传传感器信息处理理技术取取得的进进展以及及微处理理器和计计算机技技术的高高速发展展，都需需要在传传感器的的开发方方而有相相应的进进展。微微处理器器现在已已经

17、在测测量和控控制系统统中得到到了广泛泛的应用用。随着着这些系系统能力力的增强强，作为为信息采采集系统统的前端端单元，传传感器的的作用越越来越重重要。传传感器已已成为自自动化系系统和机机器人技技术中的的关键部部件，作作为系统统中的一一个结构构组成，其其重要性性变得越越来越明明显。（3）、堆堆垛机 堆垛垛机是整整个自动动化立体体仓库的的核心设设备，通通过手动动操作、半半自动操操作或全全自动操操作实现现把货物物从一处处搬运到到另一处处。它由由机架（上上横梁、下下横梁、立立柱）、水水平行走走机构、提提升机构构、载货货台、货货叉及电电气控制制系统构构成。 堆垛机形形成的确确定：堆堆垛机形形成多种种多样，

18、包包括单轨轨巷道式式堆垛机机、双轨轨巷道式式堆垛机机、轨巷巷道式堆堆株机、单单立柱型型堆垛机机、双立立柱型堆堆垛机等等等。 堆垛速度度的确定定：根据据仓库的的流量要要求，计计算出堆堆垛机的的水平速速度、提提升速度度及为货货叉速度度。 其它参数数及配置置：据仓仓库现场场情况及及用户的的要求选选这定堆堆垛机的的定位方方式、通通讯方式式等。堆堆垛机的的配置可可高可低低，视具具体情况况而定。（4）、输输送系统统根据物流流图，合合理选择择输送机机的类型型，包括括：辊道道输送机机、链条条输送机机、皮带带输送机机、提升升机等。同同时，还还要根据据仓库的的瞬时流流量合理理确定输输送系统统的速度度。（5）、其其

19、它辅助助设备根据仓库库的工艺艺流程及及用户的的一些特特殊要求求，可适适当增加加一些辅辅助设备备，包括括：手持持终端、叉叉车、平平衡吊等等。（6）、初初步设计计控制系系统及仓仓库管理理系统（WWMS）的的各功能能模块根据仓库库的工艺艺流程及及用户的的要求，合合理设计计控制系系统及仓仓库管理理系统（WWMS），控控制系统统及仓库库管理系系统一般般采用模模块化设设计，便便于升级级和维护护。（7）、仿仿真模拟拟整套系系统在有条件件的情况况下，对对整套系系统进行行仿真模模拟，可可以对立立体仓库库的贮运运工作进进行较为为直观的的描述，发发现其中中的一 些问题题和不足足，并作作出相应应的更正正，以优优化整个

20、个AS/RS系系统。2.4自自动化仓仓库系统统的关键键技术2.4.1自动动化仓库库的自动动寻址 立体体仓库的的自动寻寻址训是是自动寻寻找存入入/提取取货物的的位置，计计算机控控制的自自动化仓仓库都具具有自动动寻址的的功能。在在同一巷巷道内的的货位地地址由三三个参数数组成：第几排排货架；第几层层货格；左侧或或右侧。当当自动化化仓库接接收到上上级管理理机的存存取地址址后，即即向指定定货位的的方向运运行。运运行中 ，安装装在堆垛垛机上的的传感器器不断检检测位置置信息，计计算判断断是否到到位 。2.4.2自动动识别系系统 ASS/RSS的货物物管理基基本技术术是对货货物进行行自动识识别和跟跟踪。自自动

21、识别别是指在在没有人人工干预预的情况况下对物物米流动动过程中中某一活活动关键键特性的的确定，每每一关键键特性都都与生产产活动有有关，这这 些关关键特性性包括产产品的名名称、数数量、设设计、质质量、物物料来源源、目的的地、体体积、重重量和运运输路线线等等。这这些数据据被采集集处理后后，能用用来确定定产品的的生产计计划、运运输路线线、路程程、库存存、存储储地址、销销售生产产、库存存控制、运运输文件件、单据据和记帐帐等。货货物信息息可以通通过声、光光、磁、电电子等多多种介质质获取。具体实现现时，是是在生产产的关键键部位配配备自动动识别装装置，将将每一处处所获取取的信息息经过计计算机网网络系统统传输，

22、并并进行统统一处理理，从而而实现在在整个生生产过程程中对物物料的信信息跟踪踪。现代代生产物物流系统统中，广广泛采用用条形码码自动识识别技术术。这是是因为条条形码具具有读取取快、精精度高、使使用方便便、成本本低、适适应性好好等优点点。2.4.3堆垛垛机自动动控制系系统 控制制系统是是自动化化仓库运运行成功功的关键键。没有有好的控控制，系系统运行行的成本本就会很很高，而而效率很很低。为为了实现现自动运运转，自自动化仓仓库内所所用的各各种存取取设备和和输送设设备本身身必须配配备各种种控制装装置。这这些控制制装置种种类较多多，从普普通开关关和继电电器，到到微处理理器、单单片机和和可编程程控制器器（PL

23、LC），根根据各自自的设定定功能，它它们都能能完成一一定的控控制任务务。如巷巷道式堆堆垛机的的控制要要求就包包括了位位置控制制、速度度控制、货货叉控制制以及方方向控制制等。所所有这些些控制都都必须要要求通过过各种控控制装置置去实现现。控制制系统能能对搬运运设备（堆堆垛机等等）、运运输设备备（输运运机、小小车、转转轨车等等）进行行自动控控制，它它是自动动化仓库库的核心心部分之之一，直直接关系系到仓库库作业的的正常进进行。因因此，控控制系统统中所采采用的材材料、设设备、传传感器和和元件都都应用可可靠性高高、寿命命长、易易于维护护和更换换的产品品，否则则将存在在安全隐隐患。堆堆垛机的的控制现现多采有

24、有模块化化控制方方式，驱驱动系统统一般为为交流电电机，无无级调速速。这种种方式技技术成熟熟，应用用广泛，既既能实现现堆垛机机的高速速运行，又又能平稳稳进行停停车对位位。在控控制系统统中，还还应采取取一系列列自检和和联锁保保护措施施，确保保在工作作人员操操作错误误时不发发生事故故。对机机械及电电器故障障能进行行判断、报报警和向向主机系系统传递递故障信信息。控控制系统统应能适适应多种种操作方方式的需需要。2.4.4监控控调度系系统 监控控系统是是自动化化仓库的的信息枢枢纽，是是实现自自动化仓仓库实时时控制的的重要组组成部分分，它在在整个系系统中起起着举足足轻重的的作用，负负责协调调系统中中各个部部

25、分的运运行。自自动化仓仓库系统统使用了了很多运运行设备备，各设设备的运运行任务务、运行行路径、运运行方向向等都需需要由监监控系统统来统一一调度，按按照指挥挥系统的的命令进进行货物物搬运活活动。在在自动化化仓库的的实际作作业过程程中，监监控调度度系统根根据主机机系统的的作业命命令，按按运行时时间最短短、作业业间的合合理配合合等原则则对作业业的先后后顺序进进他地优优化组合合排队，并并将优化化后的作作业命令令发送给给各控制制系统，对对作业进进程、作作业信息息及运行行设备（如如堆垛机机、输送送机等）进进行实时时监控。2.4.5计算算机管理理系统 计算算机管理理系统（主主机系统统）是自自动化仓仓库的指指

26、挥中 心，相相当于人人的大脑脑，它指指挥着仓仓库中各各设备的的运行。它它主要完完成整个个仓库的的作业管管理和账账目管理理，并担担负着与与上级系系统的通通信和企企业信息息管理系系统的部部分任务务。自动动化仓库库的信息息管理是是基于现现代信息息管理理理论和现现代控制制论而创创立的一一个分支支。对于于一个自自动化仓仓库来说说，它可可以是独独立的，但但对于一一个企业业，它又又是其管管理信息息系统（MMIS）的的一个子子系统。它它不仅对对信息进进行管理理，也对对物流进进行管理理与控制制，集信信息流和和物流于于一体，是是现代化化企业物物流和信信息物流流管理的的重要组组成部分分。计算算机管理理系统（主主体系

27、统统）是自自动化仓仓库的核核心。自自动化仓仓库管理理系统的的主要功功能是对对仓库所所有入、出出库活动动进行最最佳登录录和控制制，并对对数据进进行统计计分析，以以便能使使决策者者及早发发现问题题，采取取相应的的措施，最最大限度度地降低低库存量量，加快快货物流流通，创创造经济济和社会会效益。第三章 总结与展展望我国从660年代代末700年代初初已开始始研究探探索立体体仓库技技术，直直到改革革开放以以后，特特别是近近四五年年，才有有了突飞飞猛进的的发展。但但其中大大多数均均为手动动操作或或半自动动操作，仓仓库帐目目还是人人工管理理；也有有不少的的仓库采采用计算算机管理理，而入入/出库库作业还还是人工

28、工控制堆堆垛机的的方法；真正采采用计算算机管理理与控制制系统自自动联接接进行入入/出库库作业的的很少。在在高度自自动化的的生产中中，仅有有加工装装配自动动化是不不够的，还还必须有有高度自自动化的的存贮系系统的生生产中，仅仅有加工工和装配配自动化化是不够够的，还还必须有有高度自自动化的的存贮系系统配合合，才能能充分发发挥自动动化生产产的高效效益。近近年来，基基于PLLC的立立体仓库库控制系系统具有有较高的的自动化化程度，已已经成为为生产物物流仓库库作为生生产物流流系统的的枢纽和和核心，是是生产物物流系统统实现物物流合理理化的关关越高，控控制也会会越来越越完善。自动化立立体仓库库在物流流工业中中的

29、优越越性是显显而易见见的，而而且随着着现代科科学技术术的发展展，这种种优势越越来越明明显。而而且，随随着控制制技术的的发展，其其效果也也有很大大的提高高。而对对核心部部件最重重要的控控制功能能就是定定位控制制，即实实现精确确定位和和速度控控制。本本文主要要研究了了立体仓仓库模拟拟装置的的控制。 自动化化物流仓仓储设备备的技术术进步，主主要依赖赖于信息息技术、计计算机技技术和控控制技术术的发展展。巷道道式堆垛垛机作为为典型的的机电一一体化产产品，其其技术水水平主要要体现在在控制系系统的先先进性。本本系统设设计的基基本出发发点是实实用性与与先进性性相结合合，在保保证系统统实用能能力的前前提下体体现

30、技术术先进性性，并为为系统的的进一步步技术升升级完善善预留接接口。 自动化化立体仓仓库在我我国的发发展还很很落后，制制造工业业的发展展。计算算机集成成制造技技术在中中国的发发展，也也急需自自动化仓仓库向更更高的水水平发展展，随着着现代工工业的发发展，各各种高新新技术的的出现，同同时由于于市场竞竞争的日日益激烈烈，对自自动化立立体仓库库提出了了更高的的要求，要要求实现现系统的的柔性化化，采用用灵活的的输送设设备和物物流线路路是实现现物流和和仓储自自动化的的趋势，这这就要求求我们不不点的学学习提高高自己的的专业素素养，同同时还要要求加强强与国外外物流企企业的交交流合作作，认真真学习和和吸收国国外的

31、先先进技术术与经验验，以提提高我国国的自动动化立体体仓库的的管理与与设计水水平。参考文献献（1）、李李广宾 立立体仓库库自动控控制系统统的设计计（2）、刘刘昌褀 自自动化立立体仓库库设计（3）、徐徐菱 劳劳扬健、王王金诺 基基于PLLC的堆堆垛机控控制设计计，组合合机床与与自动化化加工技技术（4）、丁丁晓红 自自动化立立体仓库库监控系系统起重重运输机机械（5）、王王霄 段智敏敏 自自动化立立体仓库库的设计计（6）、赵赵妍 刘刘志珍 张新 PLLC在模模拟立体体仓库中中的应用用（7）刘刘曙光 基于于PLCC的立体体仓库运运行系统统致 谢谢人生总是是在不断断的自我我否定中中前进，当当然否定定也分正正误，这这便早就就了其中中的变数数种种。金金无赤足足，每个个人总有有遗憾，重重要的是是不要留留下后悔悔，崎岖岖山路，当当自己专专心去避避开障碍碍的时候候，也许许过往的的景物成成为了时时间的陪陪衬。愿愿努力没没有白费费，让我我走到了了现在。这这次毕业业论文能能够顺利利的完成成，并非非我一个个人的功功劳，是是所有指指导过我我的老师师，帮助助过我的的同学和和一只关关心支持持我的家家人对我我的教诲诲，帮助助和鼓励励的结果果。我要要在这里里对他们们表示深深深地感感谢！在论文完完成答辩辩之际，向向本次论论文评委委和答辩辩的各位位老师，表表示最诚诚挚的谢谢意!